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当前，氮（N）施肥对土壤剖面温室气体（GHG）通量的影响及相关因素不明。研究人员通过三年田间实验和全球荟萃分析，发现 N 施肥对不同土层 GHG 通量影响不同。该研究为减缓和调控农田 GHG 排放提供依据，意义重大。
在全球气候变化的大背景下，温室气体（Greenhouse Gases，GHG）排放问题日益严峻。N?O、CH?和 CO?作为主要的生物源温室气体，对温室效应的贡献高达约 80%。而农业活动，尤其是化肥的施用，在全球温室气体排放中占据了 21%-37% 的份额。小麦作为全球重要的粮食作物，为满足不断增长的粮食需求，到 2050 年，其生产所需的氮肥使用量预计将增加四倍，这无疑会进一步加剧温室气体排放。
尽管目前对土壤 - 大气界面的温室气体通量有一定了解，但对于土壤剖面内的温室气体通量情况，大多数研究却未能深入探究。而且，氮肥施用对深层土壤温室气体通量的影响因素也尚不明确。在这样的研究困境下，为了揭示氮肥施用对土壤剖面温室气体通量的影响以及相关驱动因素，中国科学院水利部水土保持研究所的研究人员开展了一项为期三年的田间实验，并进行了全球荟萃分析。该研究成果发表在《Field Crops Research》上。
研究人员采用的主要关键技术方法包括：一是开展三年田间实验，在陕西省杨凌地区（34°17'56'' N, 108°04'7'' E）的小麦农田设置不同氮肥施用水平（0 kg ha?1 year?1、180 kg ha?1 year?1、360 kg ha?1 year?1），监测土壤剖面温室气体通量的动态变化；二是进行全球荟萃分析，收集全球旱地农田中 643 对与氮肥施用下土壤剖面温室气体通量相关的观测数据进行综合分析 。
下面来看看具体的研究结果：
- 三年田间实验中氮肥施用下土壤剖面温室气体通量动态：在三年田间实验中，研究发现旱地农田土壤是 CO?和 N?O 的排放源，同时是 CH?的吸收汇。总体上，CO?和 N?O 通量随土壤深度增加而降低，且在小麦生长季内呈现先上升后逐渐下降的趋势。氮肥施用增加了 0 - 10 cm 土层的 CO?通量，但 N180 和 N360 处理之间无显著差异。值得注意的是，N360 处理促进了更深土层的 CO?通量。
- 氮肥施用对土壤剖面温室气体通量的影响：在三年实验期间，0 - 10 cm 土层中 CO?和 N?O 的年累积转化量分别占总排放量的 50.00 - 87.17% 和 59.26 - 87.76%，而 CH?的累积转化量占总吸收量的 27.19 - 65.54%。由于表层土壤微生物底物可利用性和根系生物量较高，所以温室气体转化主要发生在表层土壤。
全球荟萃分析结果显示，氮肥施用促进了表层土壤（0 - 10 cm）的 CO?排放，以及整个土壤剖面的 N?O 和 CH?通量，但 60 cm 以下的 CH?吸收情况除外。土壤质地和土壤因子变化影响了全球温室气体通量对氮肥施用的响应。
综合研究结果和讨论部分，该研究表明氮肥施用对土壤剖面温室气体通量的影响不一致。CO?和 N?O 排放随生长季变化，主要受土壤温度、湿度和其他因素变化的影响。氮肥施用导致的土壤理化性质变化是不同土层温室气体通量差异影响的驱动因素。该研究突出了土壤剖面温室气体通量对氮肥施用的不同响应，强调未来对土壤碳氮循环过程的研究应纳入深层土壤的温室气体排放，为制定缓解温室气体排放策略、优化农田碳氮循环管理提供了重要的理论依据和数据支持。
